Image Image Image Image Image Image Image Image Image Image

Новости астрономии и астрофизики — The Universe Times | 19.11.2017

Scroll to top

Top

Нет комментариев

Энцелад демонстрирует признаки гидротермальной деятельности

Энцелад демонстрирует признаки гидротермальной деятельности
shortstoryf

Космический аппарат Кассини впервые смог предоставить учёным явные доказательства того, что спутник Сатурна Энцелад обладает всеми признаками протекающей в нём прямо сейчас гидротермальной деятельности. Подобное явление можно наблюдать и на нашей планете на дне глубоких океанов. Выявление подобных процессов открывает поистине безграничные возможности для изучения этого объекта с научной точки зрения.

«Это результаты в купе с известными данными о том, что Энцелад содержит в своих недрах океан и обладает поразительной геологической деятельностью, говорит нам о том, что этот спутник Сатурна с ещё большей вероятностью мог обладать окружающей средой, подходящей для живых организмов», — Джон Грансфельд.

Гидротермальные процессы обычно протекают на глубине с участием горячих водных растворов при высоких давлениях. В результате этого происходит образование и преобразование различных минералов и руд. А согласно двум опубликованным работам, учёные сумели зафиксировать первые ясные признаки того, что у ледяного Энцелада могут быть подобные активные процессы, протекающие даже сейчас, когда вы читаете эти строки.

Первое исследование, опубликованное в журнале Nature, касается микроскопических зёрен твёрдой породы, обнаруженных аппаратом Кассини в системе Сатурна. Обширный четырёхлетний анализ данных, проведение компьютерного моделирования и лабораторных экспериментов, привели учёных в конечном счёте к заключению, что эти мелкие частички наиболее вероятно могли образоваться, когда горячая вода, содержащая в себе растворённые минералы внутренней структуры Энцелада, поднялась ближе к поверхности и вошла в контакт с более холодной жидкостью. Температура, требующаяся для протекания такой реакции, лежит в пределах 90 градусов Цельсия.

«Это так удивительно, что мы может использовать эти крошечные пылинки, извергнутые в космос гейзерами, для того, чтобы рассказать об условиях на и под поверхностью этой ледяной луны Сатурна», — Шон Сю, исследователь в Университете Колорадо.

Специальный инструмент Кассини CDA (cosmic dust analyzer), предназначенный для анализа космической пыли, неоднократно определял крошечные частички твёрдых пород, богатые кремнием, даже раньше, чем Кассини вышел на орбиту Сатурна в 2004 году. Путём исключения команда CDA смогла определить, что эти частички должны быть особым типом кремния, а именно — диоксидом кремния или кремнезёмом, который можно обнаружить на Земле в песке и минеральном кварце. Средний размер этих зёрен, которые наблюдал Кассини, был равен 6-9 нанометров, что являлось подсказкой для учёных о том, какой именно процесс был ответственен за их образование. На Земле наиболее распространённым способом образования диоксида кремния является гидротермальная деятельность при определённых условиях, а именно когда вода, содержащая немного щёлочки и солей, подвергается сильному понижению температуры.

«Да, мы систематически искали другие способы объяснить появление этих нанозёрен диоксида кремния, но каждый новый результат указывал нам на единственный и наиболее вероятный ответ», — Френк Постберг, учёный из Гейдельбергского университета в Германии.

Затем исследователи передали свою работу в Токийский университет, в котором были проведены подробные лабораторные эксперименты, подтвердившие гидротермальную гипотезу происхождения этих частиц. В Японии удалось определить условия, при которых диоксид кремния мог бы образоваться на Энцеладе. Исследователи считают, что пригодная для этого среда находится на самом дне спутника, там, где горячая вода из его внутренней структуры перемешивается с относительно холодной водой на дне океана. Чрезвычайно маленький размер зёрен кремний также говорит исследователям о том, что они путешествовали от их места гидротермального рождения до поверхностного гейзера достаточно быстро. Так, от дна океана до космического пространства над Энцеладом приблизительно 50 километров. Чтобы иметь такие размеры, частички должны проходить это расстояние за время от нескольких месяцев до нескольких лет, иначе они просто вырастут. В дополнении ко всему, авторы указывают, согласно измерениям гравитационной силы Энцелада с помощью Кассини, его ядро должно быть довольно пористым, чтобы позволить воде гигантского океана вариться в глубине под его поверхностью.

Вторая работа, недавно опубликованная в Geophysical Research Letters, говорит о том, что гидротермальная деятельность была одним из двух вероятных источников метана в облаках, состоящих как из газа, так и из частичек льда. Эти облака образуются в результате извержений в южной полярной области Энцелада. Это исследование было проведено совместно французскими и американскими учёными, и изначально было направлено на выяснение того, почему метан, обнаруженный Кассини, в изобилии представлен именно в этих облаках на Южном полюсе. Команда обнаружила, что при высоком давлении, таком, которое ожидается на дне океана Энцелада, ледяные материалы, называемые клатратами, могли захватить внутрь своей структуры молекулы метана. Но загвоздка в том, что этот процесс чрезвычайно эффективно истощает концентрацию метана в океане, поэтому исследователям требуется больше наблюдений, чтобы объяснить такое его изобилие в облаках. По одной из версий гидротермальные процессы могут перенасытить океан метаном. Это может произойти в том случае, если метан производится быстрее, чем может преобразоваться в клатраты. По второй версии метановые клатраты поднимаются со дна океана и вырываются на поверхность в гейзерами. а затем уже высвобождают метан. Авторы соглашаются с тем, что, что эти два варианта соответствуют действительности только до некоторой степени, но присутствие нанозёрен кремния полностью подтверждает гидротермальный сценарий их появления.

«Мы не ожидали, что наше исследование клатратов в океане Энцелада приведёт нас в конечном счёте к идее того, что метан активно производится гидротермальными процессами», — ведущий автор исследований Алексис Буке в Университете Техаса.

Изображения
Энцелад

Разрез Энцелада, на котором показано, как мелкие частицы твёрдого вещества создаются посредством гидротермальной деятельностью, а затем переносятся в космическое пространство. Источник: NASA/JPL-Caltech

Энцелад метан

Схема того, как метан может возникать на Энцеладе. Источник: NASA/JPL-Caltech/SwRI

 По информации NASA.

Оставьте комментарий

Добавить комментарий

Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru Лицензия Creative Commons «The Universe Times» Google